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23/ 01/ 2008

Epuisement du stock d Hélium

Vous avez tous vu des ballons d'héliums dans les fêtes foraines. Il est peu probable que vous sachiez par contre d'où provient cet hélium, son utilisation principale et si l'on en aura encore longtemps. Les chercheurs sont particulièrement inquiets pour leurs expériences en laboratoires et les industriels ont du mouron à ce faire : la crise de l'hélium pourrait bien rejoindre la crise du pétrole !

Catégorie	Niveau de difficulté de compréhension
Matière	moyen

Croyez-le ou non mais le fluide que vous connaissez bien pour faire flotter les ballons de foire et rendre la voix aigue provient aux presque trois quarts du Texas, à Amarillo ; le stock s'épuise si vite en ce moment que l'on prévoir qu'il y n'y en aura plus d'ici 8 ans à ce train là des choses !

D'ailleurs, pour la petite histoire, l'hélium a finalement été « physiquement » découvert à la toute fin du 19ième siècle alors que des chercheurs ne comprenaient pas pourquoi un échantillon de gaz naturel refusait de brûler : on a ainsi reconnu le gaz que l'on avait nommé « hélium » lors de l'étude du spectre lumineux du soleil.
On ne fît d'abord rien de très particulier de ce gaz inerte si léger, incolore et inodore, à part faire voler quelques dirigeables (les zeppelins allemands déjà). Et puis, peu à peu, les chercheurs ont compris l'avantage de ses propriétés.

Ce n'est qu'en 1958 que les politiques ont pris conscience qu'il fallait exploiter les sources d'hélium car sinon, avec l'exploitation du gaz, tout aurait déjà disparu en 1980 (en tout cas aux USA, la source majeure ) !

Grâce à la voix de scientifiques de renom comme John Bardeen (John_Bardeen sur Wikipédia ), l'inventeur du transistor aux deux prix Nobel de physique (petit record), le congrès a réagi en injectant la somme faramineuse (pour l'époque) de 1 milliard de dollars dans une usine spéciale au Texas (Amarillo : Amarillo sur Wikipédia , il y a même un monument en forme de molécule d'hélium et un « musée de l'hélium »).

Il faut que vous réalisiez que si vous avez maintenant peur de ne plus voir les ballons virevolter au Fast-food ou le dirigeable Goodyear, le problème est encore plus grave, en particulier pour le domaine des sciences et de la technologie.

L'hélium sert à de nombreuses choses mais son utilisation principale est celui de gaz de refroidissement cryogénique (car l'hélium liquide a son point d'ébullition à la température incroyablement basse de -269 °C !). Les grands laboratoires recyclent d'ailleurs l'hélium dans un circuit mais les infrastructures plus modestes ne peuvent se le permettre.

Or il faut savoir que l'hélium est non-renouvelable et irremplaçable car ses propriétés intrinsèques sont uniques et, contrairement aux carburants hydrocarbonés (pétrole et gaz naturel), il n'existe aucune méthode biosynthétique pour produire de l'hélium. Il faut absolument le recycler.

Pour comprendre un peu mieux, faisons un petit rappel technique sur la fiche d'identité de l'hélium.

Aussi étonnant que cela puisse paraître, l'hélium que nous utilisons sur Terre a mis des milliards d'années à s'élaborer par la désintégration de l'uranium et du thorium. Bien entendu, ces désintégrations interviennent sur une échelle de temps extrêmement longue.

Par exemple, tout au long de la vie de notre planète, seulement la moitié des atomes d'isotope d'uranium 238 se sont désintégrés (produisant 8 atomes d'hélium dans le processus). Lors de la désintégration de ces atomes d'uranium et de thorium, un peu des atomes d'hélium se retrouve capturé dans le gaz naturel au sein de certaines formations géologiques.

Bien entendu, une part de cet hélium s'échappe du manteau terrestre et se retrouve dans l'atmosphère (qui contient cinq parts par millions d'hélium). Cet hélium ainsi que tout l'hélium qui est utilisé sans être retraité par l'activité humaine se retrouve perdu dans cette atmosphère.

Ce sont les technologies suivantes :

Une fois que l'on aura utilisé tout ce qui a mis 4.5 milliards d'années à se construire, ce sera a priori (avec nos connaissances actuelles) définitivement épuisé.

On ne peut pas aller chercher l'hélium du soleil et on pourra jamais trouver les moyens d'en fabriquer pour alimenter toutes nos utilisations scientifiques et technologiques actuelles. Certes, de l'hélium pourrait être produit dans des réacteurs nucléaires, de fusion ou de fission mais les quantités obtenus seraient ridicules comparés à nos besoins.

Ce qui est paradoxal avec cette crise, c'est que la plupart de ceux qui vont lire cet article vont se souvenir qu'on répète souvent que l'hélium est un des éléments les plus abondants dans l'univers avec l'hydrogène.
Il est déjà clair que l'hydrogène est très abondant sur Terre également (atmosphère et océans) mais, dans l'univers, prenez en moyenne dix atomes et l'un d'entre eux sera de l'hélium !

L'hélium et l'hydrogène sont les deux premiers éléments de la table périodique de Mendeleiev. Sur Terre, donc, l'hydrogène est abondant mais l'hélium reste rare.
Il fait partie du groupe des « gaz rares » avec le néon, l'argon, le xénon, le krypton et le radon.

Une des raisons pour ce fait est que l'hélium est une sorte d'atome rebelle et solitaire : il ne se combine que difficilement avec d'autres atomes (et pas l'hydrogène qui trouve un bon copain avec l'oxygène). Dans des conditions chimiques standards, l'hélium ne forme pas de molécules.

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C'est le plus Noble (snob ?) de tous les gaz ! Il est très stable, non réactif (on dit « chimiquement inerte ») et ces atome sont très « resserrés » : essayez pour voir de retirer un électron d'un atome d'hélium. Il vous faudra beaucoup d'énergie. C'est cela qui fait qu'il reste désespérément isolé et ne forme pas de molécules en s'associant à d'autres atomes.

On trouve de l'hélium dans d'autres pays et l'Europe (le deuxième plus grand demandeur d'hélium après les USA) dispose de quelques réserves de gaz à concentration d'hélium en Algérie par exemple.
La Russie possède de nombreuses mines de gaz et on devrait pouvoir en extraire de l'hélium plus tard. On pourrait même penser que la Russie pourrait devenir la plus grande source d'hélium dans 30 ans.

Le prix de l'hélium liquide est d'environ 5 dollar par litre. On retiendra que la consommation mondiale augmente de 5 à 10 % chaque année et que les prix ont grimpé de 50 % depuis un an.
Aux USA, il est devenu parfois difficile d'acheter de quoi gonfler ses ballons !

Le problème depuis toujours également est que l'hélium est un produit dérivé de l'exploitation des gaz et pétrole. On peut très bien extraire le gaz et ne pas collecter l'hélium qui se retrouve perdu à jamais.

Encore une fois, on attire l'attention sur le fait que l'hélium est pour l'instant irremplaçable ... contrairement au gaz et au pétrole ...

Note 1 : on a parlé ici de l'hélium isotope 4 (on parlera bientôt de son plus rare cousin : l'isotope 3).

Note 2 : on aura l'occasion de reparler de l'hélium liquide et des carrément étonnants superfluides en général...

Note 3 : il est très déconseillé de vouloir s'amuser à respirer de l'hélium. Le risque d'intoxication est certes faible mais il y a eu des nombreux blessés car ils s'étaient ensuite évanouis (l'hélium chasse l'air dans les poumons et l'oxygène n'est alors plus fourni au cerveau) et sont tombés brutalement au sol. Certaines personnes qui avaient mis la tête dans un ballon d'hélium sont, elles, décédées.

Source 1 : Actualité originale (pop-up, anglais)

Complément 1 : Hélium sur Wikipedia (pop-up, anglais)

Complément 2 : Doc Pro sur l'hélium (avec chiffres) (PDF, pop-up, anglais)

Complément 3 : Actu (pop-up, anglais)

Complément 4 : Actu New Scientist (pop-up, anglais)

Complément 4 : Une petite dernière (pop-up, anglais)

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